李亚军,姚 军,黄朝琴,刘永辉

(中国石油大学石油工程学院,山东青岛266555)

基于Darcy-Stokes耦合模型的缝洞型介质等效渗透率分析

李亚军,姚 军,黄朝琴,刘永辉

(中国石油大学石油工程学院,山东青岛266555)

根据缝洞型介质的特点和流体在不同尺度空间的流动特征,建立Darcy-Stokes耦合数学模型,推导出考虑基岩渗透率的广义立方定律和单裂缝多孔介质的等效渗透率张量表达式,以此为基础提出裂缝预处理技术,将溶洞-裂缝-基岩耦合流动问题转化为溶洞-基岩耦合流动问题,分析不同缝洞结构介质体的等效渗透率和渗透特性。结果表明:缝洞结构的存在不同程度地影响介质体的等效渗透率;含圆形溶洞介质的等效渗透率与基岩渗透率成线性关系;裂缝预处理技术可以提高计算效率。

缝洞型介质;Darcy-Stokes耦合模型;连续介质;等效渗透率;流动模拟

缝洞型介质是基岩孔隙、裂缝和溶洞交叠嵌套分布的多尺度复杂固体介质,在油气田开发、水利科学和生物科学中,许多问题的研究对象都具有缝洞型介质的特征[1-3]。缝洞型介质具有多尺度性和非均质性,其渗透率与多孔介质相比存在较大差异。缝洞型介质内的流动状态和流动规律异常复杂,缝洞内的自由流动和基岩中的渗流共存[4],Saffman[5]在Beavers和Joseph[6]实验研究的基础上,从理论上验证了其实验结论,并通过理论修正得到了Beavers-Joseph-Saffman滑移速度边界条件(简称BJS条件),得到广泛应用,在此基础上形成了Darcy-Stokes耦合模型[7]。耦合模型的数值解法……